Mars

Mars, nasz sąsiad, jest czwartą planetą Układu Słonecznego w kolejności od Słońca. Jego nazwa pochodzi od rzymskiego boga wojny kojarzonego z krwistym kolorem. W rzeczywistości jednak Rzymianie skopiowali starożytnych Greków, którzy również nadali tej planecie imię boga wojny – Aresa. Inne cywilizacje także zazwyczaj nadawały jej nazwy w oparciu o kolor. Na przykład Egipcjanie nazywali Marsa Her Desher, czyli „czerwoną”, podczas gdy starożytni chińscy astronomowie określali go mianem „ognistej gwiazdy”.

Charakterystyka fizyczna planety

Mars zaliczany jest do planet skalistych typu ziemskiego i jest to ostatnia od Słońca planeta, którą możemy scharakteryzować w ten sposób. Oznacza to, że w jego wnętrzu znajdziemy metalowy rdzeń złożony głównie z żelaza i otoczony krzemianowym płaszczem. Zewnętrzną warstwę tworzy skorupa, której średnia grubość to około 50 km (dla porównania, skorupa ziemska ma średnio 40 km grubości).

Średnia odległość naszego sąsiada od Słońca to 227,798 mln km. Porusza się on po orbicie ze średnią szybkością 24,07 km/s. Masa Marsa stanowi około 0,107 masy Ziemi, a jego promień jest prawie dwa razy mniejszy i wynosi około 3396,2 km. Oznacza to, że średnia gęstość tej planety jest mniejsza niż gęstość Ziemi.

Ryc. 1. Mars a Ziemia

Czerwona Planeta

Mars ze względu na swoją barwę nazywany jest także Czerwoną Planetą. Jasny kolor rdzy, z którego znany jest Mars, zawdzięcza bogatym w żelazo minerałom zawartym w luźnym kurzu i skałach pokrywających jego powierzchnię. Minerały żelaza utleniają się lub rdzewieją, powodując, że gleba wygląda na czerwoną. Jego stała powierzchnia została zmieniona przez wulkany, uderzenia, wiatry, ruchy skorupy oraz reakcje chemiczne.

Czerwona planeta jest domem zarówno dla najwyższej góry w Układzie Słonecznym – Olympus Mons, która liczy sobie 27 kilometrów wysokości, jak i najdłuższej doliny – Valles Marineris, sięgającej nawet 10 km głębokości i rozciągającej się przez 4000 km. Mars ma również największe wulkany w Układzie Słonecznym, do których zalicza się właśnie Olympus Mons.

Ryc. 2. Olympus Mons na Marsie ― największy wulkan Układu Słonecznego

Ryc. 3. Ryc. 3. Valles Marineris ― największy kanion na planecie Mars

Wiele regionów Marsa to płaskie, nisko położone równiny. Najniższe z nich należą do najbardziej płaskich i gładkich miejsc w Układzie Słonecznym i zostały najprawdopodobniej utworzone przez wodę, która kiedyś płynęła po powierzchni tej planety. Ponieważ nie ma tam oceanów, to nie można także mówić o „poziomie morza”, który określałby naturalnie zerową wysokość. Dlatego poziom odniesienia określono jako wysokość, na której panuje ciśnienie atmosferyczne 6,105 hPa.

Atmosfera marsjańska jest bardzo cienka, a ciśnienie na jego powierzchni osiąga ledwie 0,3 hPa na najwyższym szczycie zwanym Olympus Mons, zaś w najniższym położeniu, na dnie basenu Hellas sięga około 11,55 hPa. Średnie ciśnienie na Marsie wynosi około 0,6 hPa i stanowi mniej niż 1% ciśnienia przy powierzchni Ziemi. W skład atmosfery wchodzi głównie dwutlenek węgla – aż 95%. Pozostałe składniki to azot (3%), argon (1,6%) oraz śladowe ilości tlenu i wody.

Dzień i rok marsjański

Doba słoneczna na Marsie jest niewiele dłuższa niż ziemska i trwa około 24 godziny, 39 minut i 35 sekund. Okres obiegu dookoła Słońca, czyli rok marsjański, trwa około 1,881 lat ziemskich, czyli w przybliżeniu 687 dni ziemskich. Nachylenie osi obrotu Marsa w stosunku do Słońca jest podobne do nachylenia Ziemi. Na tej planecie również możemy wyznaczyć kierunki geograficzne: północ, południe, wschód i zachód. Oznacza to, że podobnie jak na Ziemi, mamy pory roku. Są one jednak znacznie bardziej ekstremalne, ponieważ eliptyczna, owalna orbita naszego sąsiada w ruchu wokół Słońca jest bardziej wydłużona niż innych planet. Ponadto trwają prawie dwa razy dłużej z uwagi na dłuższy rok.

Ryc. 4. Orbita Marsa

Kiedy Mars znajduje się najbliżej Słońca, na jego południowej półkuli jest lato, a na północnej zima. Natomiast gdy znajduje się najdalej, sytuacja ta jest odwrotna. Temperatura powierzchni naszego sąsiada waha się od około -133ºC podczas zimy na biegunach i dochodzi do +27ºC w ciepłe dni na równiku. Ponadto atmosfera Czerwonej Planety jest tak cienka, że nawet po ciepłym dniu, w którym temperatura wynosić może nawet 20ºC, w nocy może spaść do -90ºC.

Obserwacje z Ziemi

Mars na nocnym niebie został zaobserwowany już przez starożytnych astronomów egipskich w 1534 r. p.n.e. Później jego obserwacje prowadzili starożytni naukowcy, na przykład Arystoteles, który wykazał, że planeta jest dalej niż Księżyc, czy Ptolemeusz, zajmujący się problemem ruchu orbitalnego planet. Mars był przedmiotem badań astronomów także w XVII w. Tycho Brahe dokonał dokładnych obserwacji jego położenia, a Johannes Kepler dzięki temu uzyskał dwa z pierwszych praw ruchu planet, nazwanych potem od jego nazwiska prawami Keplera.

Ryc. 5. Pomnik Tycho Brahe (z lewej) i Johannesa Keplera (z prawej) w Pradze

Pierwszy raz przez teleskop Czerwoną Planetę obserwował Galileo Galilei w 1610 r. Natomiast astronom Christiaan Huygens jako pierwszy zaobserwował szczegóły jej powierzchni oraz określił okres obrotu.

W XIX w. dysponowano teleskopami, które umożliwiały bardzo dobrą identyfikację powierzchni Marsa. 5 września 1877 r. włoski astronom Giovanni Schiaparelli wykorzystał sytuację, że planeta znajduje się najbliżej Ziemi i wykonał pierwszą mapę Marsa.

Ryc. 6. Syrtis Major Planum (największy ciemny obszar na powierzchni Marsa) naszkicowany przez Christiaana Huygensa w 1659 r. (północ jest na górze)

Księżyce Marsa

Mars posiada aż dwa naturalne satelity, które noszą nazwy Fobos i Deimos. Odkrył je Asaph Hall w obserwatorium marynarki wojennej USA. Oba są bardzo małe w porównaniu z innymi znanymi nam naturalnymi satelitami planet.

Większy z nich, Fobos, ma wymiary 26,8 x 21 x 18,4 km, a jego powierzchnia to 1548,3 km². Znajduje się on najbliżej powierzchni swojej planety spośród wszystkich księżyców w całym Układzie Słonecznym. Wschodzi on po zachodniej stronie marsjańskiego nieba i przemierza je przez 4 godziny i 15 minut, po czym zachodzi na wschodzie. Uważany jest za planetoidę, która została przechwycona przez pole grawitacyjne Marsa.

Ryc. 7. Fobos

Powierzchnia Deimosa wynosi zaledwie 483,05 km², a jego wymiary to 15 km x 12 km x 10,4 km. Okrąża on Marsa w czasie 30 godzin 17 minut i 55 sekund. Podejrzewa się, że jest zabłąkaną planetoidą, którą w stronę Czerwonej Planety skierowało pole grawitacyjne Jowisza.

Ryc. 8. Deimos

Sondy kosmiczne wysłane w stronę Marsa

Mars jest planetą najdokładniej zbadaną przez człowieka. Wiele sond kosmicznych zostało wysłanych w jego kierunku: począwszy od przelotów obok planety, poprzez orbitery,  na łazikach umieszczonych na jego powierzchni skończywszy. Warto wspomnieć o kilku z nich, które dokonały przełomowych odkryć.

Pierwszym prawdziwym sukcesem w misjach na Marsa był przelot sondy Mariner 4 w 1965 r. Zaopatrzony w kamerę oraz inne instrumenty naukowe zbadał planetę, a dane przesłane na Ziemię wpłynęły na postrzeganie Marsa jako planety, na której potencjalnie mogło istnieć życie.

Ryc. 9. Zdjęcie Marsa wykonane przez sondę Mariner 4

W 2003 r. NASA rozpoczęła program Mars Exploration Rover, w ramach którego na Marsie z powodzeniem udało się umieścić dwie sondy: Spirit i Opportunity. Do najważniejszych wniosków wynikających z badań przy pomocy tych instrumentów zalicza się znalezienie dowodów, że woda istniała na powierzchni Marsa w przeszłości.

Ryc. 10. Panorama krateru Endurance wykonana przez łazik Opportunity

W 2011 r. rozpoczęła się misja Mars Science Laboratory, w ramach której łazik Curiosity, wyposażony w zautomatyzowane i autonomiczne laboratorium naukowo-badawcze, poszukiwał występowania potencjalnych warunków do życia w przeszłości na tej planecie. Przesłał na Ziemię prawie 800 000 zdjęć w dobrej rozdzielczości. Wśród odkryć misji był pierwszy meteoryt na powierzchni Czerwonej Planety. Łazik wykrył również złożone cząsteczki organiczne.

Ryc. 11. Panorama z Active Linear Dune w kraterze Gale wykonana przez łazik Curiosity

Nie jest możliwe, by w kilku zdaniach scharakteryzować wszystkie marsjańskie misje – te które były, te które trwają i te zaplanowane. Jest to planeta, którą ciągle badamy i nieustannie odkrywamy tajemnice, jakie przed nami skrywa. Nie znamy również na razie odpowiedzi na pytanie, czy stanie się ona kiedyś nowym domem dla Ziemian. Możemy mieć jedynie nadzieję, że kiedyś będzie to miejsce, po którym będziemy mogli spacerować.

Materiały źródłowe